Оценка и типизация продуктивных коллекторов башкирских отложений юга Оренбургской области по данным ГИС и исследованиям керна

Актуальность темы

На сегодняшний день нефть, газ, конденсат остаются основными источниками энергии и важнейшим химическим сырьем. К 2030 году добыча газа в России должна вырасти с сегодняшних 650 млрд. до 1 трлн. куб. м по прогнозу премьер-министра, озвученному в октябре 2010 года на совещании, посвященном обсуждению схемы развития газовой отрасли до 2030 года. В связи с этим остро стоит вопрос о дальнейших путях пополнения промышленных запасов нефти, газа и конденсата. Одним из них является повышение нефтеи газоотдачи, другими путями являются поиски углеводородов на шельфе, а на суше — в ловушках неантиклинального типа или в отложениях, залегающих на больших глубинах — свыше 4 км. Проблема поисков скопления нефти и газа на больших глубинах связана с решением ряда задач, среди которых одной из основных является эффективное прогнозирование коллекторских свойств пород. Известно, что даже при самых благоприятных геологических условиях, но при отсутствии пород-коллекторов и пород-экранов промышленные скопления углеводородов сформироваться не могут. Известно, что в процессе погружения на большие глубины осадочные породы претерпевают существенные преобразования. Всестороннее познание пород-коллекторов на больших глубинах имеет большое теоретическое и практическое значение.

Перспективы нефтегазоносности отложений карбона юга Оренбургской области связаны с объектами двух типов — отложениями башкирского яруса Соль-Илецкого свода и сопряженных с ним участков Предуральского прогиба (антиклинальные и приразломные структуры) и крупными карбонатными массивами внутренней прибортовой зоны Прикаспийской синеклизы. Рассматриваемые территории имеют весьма сложное горногеологическое строение, обусловленное развитой солянокупольной и разломной тектоникой.

Данная диссертационная работа посвящена вопросам изучения коллекторских свойств и литологии подсолевых карбонатных пород башкирского возраста на месторождениях, расположенных в зоне сочленения Соль-Илецкого свода, Предуральского прогиба и Прикаспийской синеклизы, разработке петрофизической основы для интерпретации геофизических данных. Рассмотренные залежи углеводородов имеют сложное строение, а основные запасы приурочены к карбонатным коллекторам с изменчивой литологией и сложной структурой ёмкостного пространства. Важная роль при выделении коллекторов отводится геофизическим методам исследования скважин, в силу их комплексности, информативности, детальности и высокой достоверности результатов. Практика показала, что задача выделения коллекторов в карбонатных разрезах по данным ГИС и количественная оценка параметров часто производятся неоднозначно. Необходимость её решения для карбонатных разрезов изучаемой зоны определяет актуальность выполненных исследований.

Диссертационная работа базируется на значительном фактическом материале. Автором были изучены свыше тысячи образцов пород, проведена интерпретация и переинтерпретация результатов ГИС более двух десятков скважин. Исследованы образцы керна с определением таких физических г свойств,. .:как. скорость прохождения:-', ультразвуковых ь волщчошараметр V л и" пористости, параметр насыщения, плотность, пористость и проницаемость. Аналитический материал обработан с применением современного программного комплекса на ЭВМ.

В пределах региона установлена продуктивность отложений башкирского яруса среднего карбона. Ярус сложен серыми и светлосерыми оолитовыми известняками. Региональной покрышкой служат отложения верейского горизонта московского яруса, представленные терригенными и терригенно-карбонатными фациями.

Целью работы является: разработка методики количественной оценки параметров продуктивных пластов (эффективных толщин, коэффициентов пористости и нефтегазонасыщенности, коэффициента проницаемости, параметров пористости и нефтенасыщенности) по данным ГИС и петрофизическим исследованиям, на основе анализа, обработки и обобщения геолого-геофизического материала по скважинам месторождений зоны сочленения Соль-Илецкого свода, Предуральского прогиба и Прикаспийской синеклизы и, прежде всего, пробуренным со сплошным отбором керна и исследованным современным комплексом ГИС. Усовершенствование методической и петрофизической основы интерпретации данных каротажа при выделении и оценке коллекторов в башкирских отложениях района исследований. Опробование методики количественной оценки по данным ГИС основных подсчетных параметров залежей, учитывающей особенности изучаемых коллекторов и влияние различных искажающих факторов. Повышение достоверности выделения карбонатных коллекторов со сложной структурой ёмкостного пространства по данным геофизических исследований скважин на основании комплексного учета геофизических и геолого-промысловых материалов.

Основные задачи исследований:

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ геологического строения группы исследуемых месторождений, приуроченных к башкирским отложениям юга Оренбургской области.

2. Изучена структура порового пространства коллекторов башкирских отложений и выявлена связь их ФЕС с особенностями геологического строения.

3. Определены методы ГИС, позволяющие получить характеристики ФЕС, наиболее близкие к результатам исследований керна.

4. Сопоставлены результаты определения ФЕС по керну и по геофизическим данным и установлены корреляционные зависимости между ними.

5. Построена петрофизическая модель коллекторов башкирских отложений. Длярешения. указанных задач, были проведены:: % г •</ с ^г—"^ г ?,".

— систематизация, обобщение и анализ научно — технической, геологической, геофизической и другой информации и накопленного опыта для Оренбургского, Акобинского, Нагумановского, Бердянского и других месторождений со схожими геологическими условиями;

— анализ геологического строения изученных месторождений в зоне сочленения структуранализ кернового материала и построение петрофизических зависимостей;

— изучение характера связей между петрофизическими свойствами и геофизическими параметрами;

— разработка количественных методов выделения коллекторов на основе предложенных петрофизических моделей и применяемого комплекса ГИС;

— интерпретация и переинтерпретация геофизического материала.

В основу исследований положены полученные и обобщенные автором материалы по изучению залежей месторождений и площадей промыслово-геофизическими и геологическими методами. Для разработки отдельных вопросов диссертации использованы лабораторные анализы и специальные исследования керна, осуществленные НПФ «Оренбурггазгеофизика» .

Научная новизна:

1. Выявлены особенности распространения башкирских отложений (литологическая изменчивость, размывы), влияние постседиментационных процессов на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов и их отражение на результатах геофизических исследований скважин.

2. Проведена типизация пород-коллекторов башкирского возраста по структуре порового пространства и ФЕС с использованием различных методик интерпретации комплекса ГИС.

3. Изучены корреляционные связи между петрофизическими параметрами (по керну) и каротажными характеристиками для башкирских отложений, которые позволяют находить основные подсчетные параметры.

4. Разработаны и обоснованы граничные значения геофизических и петрофизических параметров пород башкирского возраста, позволяющие эффективно решать задачу выделения коллекторов и оценивать их запасы.

5. Предложены усовершенствованные приемы интерпретации результатов ГИС для выделения коллекторов башкирских отложений, в виде дополнительных диагностических графиков.

Защищаемые положения:

1. Типизация карбонатных коллекторов башкирских отложений юга Оренбургской области отражает влияние на них постседиментационных процессов.

• { л?2. Усовершенствованная методика выделения, продуктивных коллекторов¦ -^^ по данным ГИС позволяет повысить эффективность определения подсчетных параметров.

3. Выполненный анализ корреляционных зависимостей «керн-ГИС», «керн-керн» обосновывает граничное значение фильтрационно-емкостных свойств башкирских коллекторов и позволяет определить пористость и нефтегазонасыщенность по данным методов ГИС.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Практическая ценность настоящей работы состоит в том, что разработанные методические приемы выделения коллекторов повысили геологическую эффективность результатов геофизических исследований разрезов скважин в целом и достоверность определяемых параметров в пластах.

В результате проведенных исследований выявлены существенные геолого-геофизические характеристики пород-коллекторов, оценена геологическая неоднородность подземных резервуаров, обуславливающих процессы фильтрации флюидов.

Результаты выполненных исследований использованы при обосновании подсчетных параметров и составлении соответствующих разделов отчетов по подсчету запасов углеводородов, при построение геологических и гидродинамических моделей, при проектировании и разработки башкирских отложений на месторождениях, приуроченных к югу Оренбургской области.

Личный вклад автора.

Диссертация является логическим завершением многолетних научно-исследовательских работ автора в ООО «ВолгоУралНИПИгаз» и обучения в аспирантуре Уральского горного государственного униветситета. Автор являлась исполнителем научно — исследовательских работ по обработке и интерпретации данных ГИС при подсчетах запасов Акобинского, Нагумановского месторождений, при создании цифровой модели Оренбургского месторождения, Вершиновского участка. Основой диссертации являются материалы исследований, выполненных лично автором или при его непосредственном участии в Волго-Уральском научно-исследовательском проектном институте нефти и газа при обработке и интерпретации данных ГИС, построении петрофизических зависимостей для работ по подсчету запасов и построения моделей с 2005 г. по 2012 г., а также фондовые и литературные источники. Автором составлены разделы в более десятка научноисследовательских отчетах по тематике диссертации и выполнены аналогичные работы по другим месторождениям и площадям.

Разработки внедрены и используются в ООО «ВолгоУралНИПИгаз» на различных стадиях количественной интерпретации данных ГИС — от выбора объектов для испытания до определения подсчетных параметров при предоставлении запасов в ГКЗ. Часть разработок реализована на ЭВМ на программных комплексах PetroExpert (Pangea), Geoofice (Schlumberger) и др.

Апробация работы осуществляласьшриьподсчет&запасов .Акобинского, — ,. Нагумановского месторождений, утвержденных в ГКЗ в 2010;12 гг, при построении цифровой геологической модели Оренбургского месторождения и при составлении комплексного отчета по геологическому изучению Вершиновского лицензионного участка.

Основные положения диссертационной работы докладывались: на X международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов в рамках X Уральской горнопромышленной декады (Екатеринбург, 2012), на молодежной научно-технической конференции с международным участием «Инновационные решения для нефтегазовой отрасли (Опыт и перспективы)» (Оренбург, 2012), на IX Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2012), Региональном молодежном инновационном конвенте (Оренбург, 2011), VIII Международной научно-практической конференции «Ашировские чтения» (Туапсинский район, п. Агой, 2011), V молодежной научно-технической конференции с международным участием «Основные проблемы поиска, освоения и обустройства нефтегазовых месторождений и пути их решения» (Оренбург, 2011), научно-технической конференции, посвященной 100-летнему юбилею М. В. Мальцева (Башкортостан, г. Октябрьский, 2010), IV молодежной научно-технической конференции с международным участием «Основные проблемы поиска, освоения и обустройства нефтегазовых месторождений и пути их решения» (Оренбург, 2010), научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые — наукам о Земле» (Москва, 2008).

По теме диссертации автором в период 2008;2012 гг. были опубликованы 11 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ: «Особенности интерпретации данных ГИС для башкирских отложений месторождений юга Оренбургской области», Территория НЕФТЕГАЗ № 8, Москва, 2012 г., «Особенности корреляции подсолевых отложений юга Оренбургской области», Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе 8.2012, Москва, 2012 г., «Новые данные о строении филипповской залежи в северной части Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения», Вестник Оренбургского государственного университета № 16 (135), Оренбург, 2011 г- «Особенности коллекторских свойств продуктивных отложений башкирского яруса Оренбургской части Предуральского краевого прогиба», Нефтепромысловое дело 12.2010, Москва, 2010 г. и др.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю доктору г.-м.н. наук, профессору И. Г Сковородникову за постановку задач и помощь на протяжении всего периода работы. А также всему профессорско-преподавательскому составу кафедры геофизики УГГУ и кафедры геологии ОГУ.

Автор благодарен ведущим специалистам ООО «ВолгоУралНИПИгаз» к. г-м.н. М. А Политыкиной, Ю. М. Кутееву, к. г-м.н. Силагиной Т. В., к. г-м.н. Багмановой С В. за предоставленные материалы и советы, а также за помощь в процессе работы над диссертацией.

Основные результаты проведенных работ по обеспечению эффективного применения данных ГИС и петрофизических исследований для целей изучения коллекторских свойств башкирских отложений сводятся к следующему:

• изучены особенности строения, ФЕС и нефтегазонасыщенности продуктивных башкирских отложений юга Оренбургской области;

• выполнен анализ состояния имеющегося петрофизического обеспечения и эффективности существующих методик интерпретации данных ГИС при выделении и оценке коллекторов в рассматриваемых условиях;

• усовершенствованы методические и петрофизические основы интерпретации данных каротажа с целью оценки параметров продуктивных пластов в разрезе башкирских отложений месторождений, приуроченных к югу Оренбургской области;

• разработана и опробована методика определения по данным ГИС подсчетных параметров (эффективных толщин, коэффициентов пористости и нефтегазонасыщенности) для изученных отложений башкирского возраста.

Обработка материала ГИС проведена в системе PetroExpert (Pangea).

В результате выполненных исследований решены следующие задачи:

Рассмотрены геологическое строение группы исследуемых месторождений, литологические характеристики пород башкирского возраста. Изучено влияние вторичных процессов на изменение фильтрационно-емкостных свойств коллекторов, и как это отражается на данных геофизических исследований скважин. Исследуемые башкирские отложения в большей степени подвержены таким постседиментационным преобразованиям как выщелачивание, растворение, трещиноватость, перекристаллизация, кальцитизация и стилолитизация.

Установлено сложное строение коллекторов башкирских отложений и их резкая изменчивость (количество пластов, толщин, характер порового пространства, ФЕС) как в разрезе, так и по площади. Проведена классификация коллекторов отложений башкирского возраста по структуре порового пространства и ФЕС. Дифференциация разреза изученных скважин и оценка фильтационно-емкостных свойств пластов позволила оценить распределение параметров неоднородности геологического разреза.

Поинтервальная обработка ГИС скважин позволила определить такие подсчетные параметры, как эффективные толщины, коэффициент пористости, коэффициент нефтегазонасыщенности, коэффициент водонасыщенности, положение флюидальных контактов, установить характеристику разреза для всех изученных скважин.

Показаны особенности выделения пород-коллекторов в карбонатном разрезе башкирского возраста месторождений, расположенных на стыке трех надпорядковых структур Соль-Илецкого свода, Предуральского краевого прогиба и Прикаспийской синеклизы. Определение пористости осуществлялось по данным нейтронных (НТК, ННК), акустических (АК) и плотностных (ГГК) методов каротажа. Приведены результаты комплексной интерпретации, для которой диссертантом построены вспомогательные диагностические графики, на которых положение точек, соответствующих исследуемым пластам, не зависит от пористости, а определяется в основном минеральным составом пород. При определении нефтегазонасыщенности для юга Оренбургской области основным методом оценки УЭС пластов являлся боковой каротаж. Определены положения флюидальных контактов по спаду показаний на кривой БК, уменьшению коэффициента нефтегазонасыщенности и увеличению проводимости пород по кривой ИК. В качестве косвенных количественных критериев характера насыщенности коллекторов автором определены критические значения УЭС, разделяющие области существования коллекторов.

Выявлены петрофизические особенности башкирских пород-коллекторов юга Оренбургской области и разработаны количественные методы для интерпретации материалов месторождений. Определены граничные значения коэффициентов пористости и проницаемости, для чего построены кумулятивные кривые распределения пористости для пластов коллекторов и неколлекторов, распределения открытой пористости для выборки образцов с разделением на коллектор и неколлектор, а также зависимости коэффициентов проницаемости от коэффициентов пористости. Для расчета коэффициента нефтегазонасыщенности установлены зависимости Рп=?(Кп) и Рн=^Кв). В результате получены данные, характерные для коллекторов со сложной геометрией пор. Установлены различия в строении порового пространства коллекторов среднекаменноугольного и нижнепермского возроста.

Хорошая сопоставимость результатов определения емкостных свойств и вещественного состава пород по керну и ГИС указывает на адекватность выбранной интерпретационной модели реальным условиям и достоверность полученных результатов интерпретации.

Полученные результаты в целом подтверждают возможность достоверного определения по данным ГИС емкостных свойств продуктивных отложений башкирского возраста юга Оренбургской области.

Рассмотрена методика комплексной интерпретации данных геофизических исследований скважин — ГИС, опирающаяся на системы многомерных моделей петрофизических взаимосвязей и позволяющая оценивать более широкий набор характеристик продуктивных отложений, чем традиционные методики. Показывается, что при использовании предлагаемой методики интерпретации данных ГИС повышается эффективность решения задач комплексной интерпретации данных ГИС, ставятся и решаются новые задачи комплексной интерпретации данных ГИС. В результате значительно повышается объем полезной информации об изучаемых продуктивных отложениях, необходимой при поисках, разведке и разработке месторождений нефти и газа.

Практическое применение.

Результаты выполненных исследований использованы при обосновании подсчетных параметров и составлении соответствующих разделов отчета по подсчету запасов углеводородов и при построение геологических и гидродинамических моделей для башкирских отложениях на месторождениях, приуроченных к югу Оренбургской области, а также будут применяться при изучении отложений башкирского возраста на новых перспективных структурах в изучаемом регионе.

Перечень условных обозначений и сокращений абс. отм. — абсолютная отметка.

АК — акустический каротаж.

АКШ — акустический широкополосный каротаж.

БК — боковой каротаж.

БКЗ — боковое каротажное зондирование.

БМК — боковой микрокаротаж.

ВМС — высокомолекулярные соединения.

ВНК — водонефтяной контакт.

В СП — вертикальное сейсмическое профилирование.

ГВК — газоводяной контакт.

ГГКп — плотностной гамма-гамма каротаж.

ГИС — геофизические исследования скважин.

ГК — гамма каротаж.

ГКЗ — Государственная комиссия по запасам.

ГРР — геологоразведочные работы.

ГТИ — геолого-технологические исследования.

ДС — диаметр скважины.

ИБР — известково-битумный раствор

ПК — индукционный каротаж.

ИПТ — испытатель пластов на трубах.

КГФ — конденсатно-газовый фактор

Кп — коэффициент пористости.

Кпотк — открытая пористость.

КпЭф — эффективная пористость.

К — абсолютная газопроницаемость.

Кпр — коэффициент проницаемости.

Кнг — коэффициент нефтегазонасыщенности.

КС — кажущееся сопротивление.

ЛБА — люминесцентно-битуминологический анализ.

МКЗ — микрозондирование.

МНК — многозондовый нейтронный каротаж.

МОГТ — метод общей глубинной точки.

НТК — нефтегазоносный комплекс.

НТК — нейтронный гамма-каротаж.

НГКМ — нефтегазоконденсатное месторождение.

НИР — научно-исследовательские работы.

НКТ — насосно-компрессорные трубы.

ОГ — отражвющий горизонт.

ОНГКМ — Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение.

ООО — общество с ограниченной ответственностью.

ПЖ — промывочная жидкость.

ПЗ — потенциал зонд.

ПКП — Предуральский краевой прогиб.

СГК — спектрометрический гамма-каротаж.

СИП — Соль-Илецкое поднятие.

СКО — соляно-кислотная обработка с/п — сейсморазведочная партия скв. — скважина.

УВ — углеводороды.

УПУ — условный подсчётный уровень.

УЭС — удельное электрическое сопротивление.

ФЭС — фильтрационно-емкостные свойства.

ФБРфильтрат бурового раствора.

ШП — широтный профиль со — частота встречаемости вертикальных трещин на метр разреза Дт — интервальное время ауз — коэффициент поглощения ультразвуковых волн.

Кгл — объемное содержание глинистых минералов согл — объемное содержание связанной воды в глинистых минералах бтв — плотность твердой составляющей (скелета) породы.

— суммарное водородосодержание Нэф — эффективная мощность.

Заключение

.